DE2122013A1 - - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann, 2122013

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN 8AHA POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

THE SiICK CORPORATION, 522 Fifth Avenue, New York, New York 10036, "v.St.A·

Venturi-Skrubber

Die Erfindung betrifft Gaswäscher, auch Skrubber genannte Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Skrubber von der Art, bei der das zu waschende Gas durch eine Venturidüse geleitet wird, um mit flüssigen Tröpfchen in Kontakt zu kommen, worauf der Reinigungsvorgang abläuft₀

Im Betrieb von Venturi-Skrubbern des allgemeinen Typs ist es notwendig, einen ziemlich konstanten Energieverbrauch einzuhalten, der gemeinhin mit einem Druckabfall über den Skrubber verbunden ist ο Diese Bedingung ist notwendig, um eine Kollision des.Waschmediums im Kontakt mit dem zu waschenden Gas zu erhalten. Die Tröpfchen werden im Bereich der Venturidüse erzeugt, wenn das beschleunigte Gas das Waschmedium zerreißt. Wenn die Gasvolumina sich ändern, ändert sich auch die Geschwindigkeit· Mit der Geschwindigkeitsänderung geht eine Zunahme oder Abnahme des Energiever« brauche einher. Wenn dieser Energieverbrauch das Ausmaß des Zerreißens herabsetzt, wird auch das flüssige Wasohmedium reduziert, wobei wiederum die Menge der flüssigen Tröpfchen abnimmt. PoIgIioh nehmen die Partikel zu, die von dem ungereinigten Gas in Schwebe gehalten werden·

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Ein ernstes Problem bei Skrubbern dieser Art ist die außerordentlich starke Abnutzung, die. im Bereich der Venturidüse auftritt· Unter Umständen ist die Abnutzung äußerst ernst ο Beispielsweise wenn der Venturi-«Skrubber zum Waschen von Hochofengas verwendet wird, beobachtet man einen sehr starken Verschleiß« Gas aus einem Hochofen enthält verschiedene metallurgische Oxydpartikel, unter denen man häufig Eisenoxydpartikel triffto Diese metallurgischen Oxydteilchen verursachen einen Verschleiß und schließlich eine Zerstörung im Bereich'hoher Geschwindigkeit, der normalerweise in der Venturidüse des Skrubbers liegto Derartige Skrubber sind oft mit verstellbaren Flügeln an der Düse ausgerüstet, um den Skrubber auf Höchstleistung halten zu können« Diese Flügel schwenken derart, daß die Geschwindigkeit durch die Düse konstant gehalten wirdo Auf diese Weise wird es mög« lieh, den Energieverbrauch oder den Druckabfall auf einem konstanten Wert zu halten₈ während sich die Volumina an« dern_o

Um den erwähnten Mangel au beheben und dem Skrubber eine möglichst lange Haltbarkeit auch im Bereich der Venturidü« se zu verleihen^ wo die starke Abnutzung auftritt_s ist es notwendigj di® Wände im Bereich der Venturidüse mit Schutz« belägen zu versehen, die aus Keramikklötzen, etwa aus Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid, bestehen und eine sehr hohe Verschleißfestigkeit bieten» Um jedoch diese Klötze in der richtigen Ijage zu befestigen^ so daß sie die Wände der Venturidüse des Skrubbers bedecken_f ist es wichtig, die Klöt« ze mit durchgehenden Bohrungen zu versehen, durch die Be«* festigungsschrauben gesteckt werden können, die in die Wände eingeschraubt werden« Diese Schrauben werden gewöhn» lieh mit ihren Köpfen in den keramischen Klötzen versenkt, und zwar ein wenig tiefer als die freiliegende Vorderfront der Klötze· Bann werden die Schraubenköpf® mit Scheiben aus Keramikmaterial abgedeckt und die Bohrungen zwischen den Schraubenköpfen und den Vorderfläohen d@r Klötze sind nun λ ; ^ - - 109851/0995'.'

ausgefüllt, da die Scheiben in einer Ebene mit den freiliegenden Vorderflächen der Klötze liegen₀ Jeder Schraubenkopf ist also versenkt und mit einer dünnen Schicht aus Keramikmaterial abgedeckte

Dieses bisher übliche Verfahren zur Befestigung der Klötze beeinträchtigt offensichtlich die Lebensdauer und die Wartung des Klotzes, da ja die Verschleißfestigkeit und Le~ bensdauer des Klotzes insgesamt notwendigerweise durch die verhältnismäßig dünne Schicht beschränkt ist, die aus der keramischen Abdeckscheibe für jeden Schraubenkopf bestellte Dies bedeutet eine bedenkliche schwache Stelle und einen hohen Kostenfaktor in der Konstruktion und stellt ein erntetes Problem dar, das bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst wurde· Sobald die zur Abdeckung der Öchraubenköpfe dienenden Aluminiumoxidscheiben verschleißen, müssen die Klötze ersetzt werden«, Daraus ergibt sich ein vorzeitiger Austausch der Aluminiumoxidklotze, obwohl noch eine beträchtliche Abnutzungsreserve in der Dicke des Klotzes vorhanden wäre« Trotzdem muß der Klotz wegen der Abnutzung der die Schraubenköpfe abdeckenden Scheiben ausgetauscht werden_c Außerdem kommt es bei den bekannten Konstruktionen mit den die Schraubenköpfe abdeckenden Scheiben zu einer schmalen Ritze rund um jede Scheibe, in die Gase eindringen können, die einer raschen Erosion der Schrauben unter den Scheiben Vorschub leisten. Das Vorhandensein der Ritzen führt auch noch zur Ausbildung von Streuströmen, die die Höhe des Druckabfalls ungünstig beeinflussen«

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Befestigung für einen Keramikklotz zu schaffen, die die oben erwähnten Mängel und Wachteile beseitigte

So soll eine Halterung und Anordnung für einen Keramik« klotz in der Venturidüse eines Skrubbers geschaffen werden,

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BAD ORIGINAL

die einem starken Verschleiß unterworfen werden kann und doch eine lange' Haltbarkeit im Betrieb gewährleistete Insbesondere will die Erfindung im Düsenbereich oder nach Wunsch sonstwo auf dem Strömungspfad des Skrubbers einen Schutzbelag in Form von Keramikklötzen hoher Verschleißfestigkeit vorsehen, ohne daß Bohrungen in den Klötzen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben notwendig sind. Die Keramikklötze sollen vielmehr ganz kontinuierliche Vorderflächen ohne jede Unterbrechung haben, an denen sie der Abnutzung ausgesetzt sind» Und es soll die gesamte Dicke der Keramikklötze ausnutzbar sein, so daß es auf diese Weise möglich wird, eine verhältnismäßig leichte Konstruktion zu erhaltenj in der die Klötze dünner sind als üblich und dabei doch eine wesentlich längere Lebensdauer haben, als bisher mit viel dickeren und folglich auch schwereren Klötzen erreichbar war_e .

Gemäß der Erfindung hat der Venturi-Skrubber eine Venturidüse mit einer Wand, an der eine Schicht aus Keramikklötzen hoher Verschleißfestigkeit angeordnet ist, die die Wand abdeckt und schützt. Diese Klötze haben freiliegende Vorderflächen, die der Achse der Venturidüse zugekehrt sind, und Rückflächen, die zur Wand, die geschützt wird, gerichtet sind. An jedem Klotz ist nur an seiner Rückseite ein Befestigungsmittel angebracht, das den Klotz an der Wand der Venturidüse festlegt« Da das Befestigungsmittel mit seinem Klotz nur an dessen Rückseite verbunden ist, kann der Klotz eine vollständig durchgehende, ununterbrochene freiliegende Vorderfläche haben, weil durchgehende Bohrungen oder andere Ausnehmungen im Körper des Klotzes überflüssig sind»

Die Erfindung wird nunmehr in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

i eine bruchstückhafte Ansicht im Aufriß und Schnitt des Düsenbereiches eines Venturi«Skrubbers$

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Figo2 eine perspektivische Ansicht eines verschleißfesten Keramikklotzes mit einem Befestigungsmittel, das diese Konstruktion besonders für den Zweck der Erfindung geeignet macht, in gegenüber den anderen Figo vergrößertem Maßstabj

Fig.3 eine gegenüber der Fig.1 vergrößerte Ansicht im Aufriß und Schnitt eines erfindungsgemäßen verstellbaren Venturidüsenflügeis;

Fig.4 eine fragmentarische Aufsicht nach der linie 4-4 der Pigo1| in Richtung der Pfeile, die zeigt, auf welche Weise ein verstellbarer Flügel mit den schützenden Klötzen bedeckt ist;

Figo 5 eine mögliche Ausführungsform einer Konstruktion mit ineinandergreifenden Klötzen;

Fig.6 und 7 fragmentarische Aufrisse im Schnitt nach den Linien 6-6 bzw. 7-7 der Fig«5, gesehen in Richtung der Pfeile;

Fig»8 eine fragmentarische Ansicht im Aufriß und Schnitt,, die eine andere Ausführung der Verzahnung der Klötze veranschaulicht«. .

In Figo 2 sind die Einzelheiten einer Klotzanordnung in einer erfindungsgemäßen Konstruktion veranschaulicht. Mit 10 ist ein verschleißfester Keramikklotz aus Aluminiumoxid bezeichnet. Seit kurzem ist es möglich, auf die Oberflächen derartiger Klötze bei hohen Ofentemperaturen eine dünne Schicht Molybdän aufzuschmelzen· Neuere Entwicklungen haben gezeigt, daß eine Kombination von 80$ Molybdän und 20$ Mangan gleichmäßig und molekular aufgeschmolzen werden kann, indem man die Oberseite des Keramikklotzes bedeckt und den Klotz in einem Gas- oder Elektroofen einer gleichmäßigen, hohen Tem« peraturateigerung unterzieht· Die auf diese Weise behandeln te Oberfläche des Klotzes kann mit einem basischen (alkali-

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sehen) Metallelement, etwa Nickel, beispielsweise auf dem Wege der elektrolytischen Abscheidung überzogen werden, wobei dieser Überzug als Vorbereitung für die Befestigung von Metallbolzen 12 durch Hartlöten unter Verwendung des Mkkels als Hartlot dient. Dieses Verfahren zur Befestigung der Metallbolzen 12 oder anderer Stifte ist nicht unbedingt auf die beschriebene spezielle Technik beschränkt.· Es ist möglich, die elektrolytische Vorbehandlung der Oberfläche wegzulassen und einen Metallbolzen 12 unmittelbar mit einem Hartlot, etwa reinem Nickel oder Neusilber (72$ Nickel, 28^5. Silber) auf der Molybdän-Mangan-Schutzfläche 16 aufzulöten· Welche Methode auch verwendet wird, sie macht es möglich, einen Keramikklotz 10 init Befestigungsmitteln 14 zu versehen, die ausschließlich an der Rückfläche des Klotzes 10 angefügt sind. Zu diesen Befestigungsmitteln 14 gehört die Metallschicht 16, die in der oben beschriebenen Weise unmittelbar auf die Rückseite des Klotzes 10 aufgeschmolzen ist und auf der je nach Wunsch die oben erwähnte Hartlotschicht aufgebracht wird₉ Außerdem umfassen die Befestigungsmittel noch die Bolzen 12, die die Form von Rohren ■haben und nach Wunsch mit einem Gewinde versehen sein können ο

Die verschleißfesten Klötze 10 werden gemäß der Erfindung im Bereich der Einlaufstelle von Ventdri-Skrubbern verwendet, wie dies schematisch in dem Ausführungsbeispiel der Fig',1 dargestellt ist· In dieser Pige ist der Bereich einer Venturidüse eines Skrubbers veranschaulicht· Das Gas, das gewaschen werden soll, strömt in fig_o1 von oben in den Dü«~ senbereioh 18_e In dem Düsenbereich ist der Scrubber 20 mit einer verstellbaren llügelanordnung 22 ausgerüstet» die von awei Flügeln 24 und 2β gebildet wirdj welche zu« uncl voneinander s©laif©nk"bar sind, um die Weite eier Venturidüse su re·* ■ gela aai s@ äoia Druckabfall, und dan Energieverbrauch aueii "bei unter@©hi@aliehea Volumendurohsätaea konstant zu hai··

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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Flügel 24 und 26 jeweils ein Rohr 28 auf, an dem die Flügelwand 30 befestigt ist. Die Rohre 28 sind auf Wellen festgekeilt, die in Lagern drehbar gelagert sind und aus dem Skrubber vorstehen, wo sie kämmende ZahnradSektoren 32 tragen. Fig. 4 zeigt eine dieser Wellen 34, auf der ein Zahnradsektor 32 sitzt. Durch diese kämmenden Sektoren 32 drehen sich die Wellen und die Rohre 28 zwangsläufig gleichzeitig und in entgegengesetzter Richtung. Eine der Wellen, beispielsweise die in Fig.4 gezeigte, trägt einen starr befestigten Kurbelarm 36, der von einem hydraulischen oder pneumatischen Antrieb bewegt wird, welcher nicht Gegenstand der Erfindung ist und in bekannter Weise gesteuert wird, um die Flügel zu verstellen und die Weite der Venturidüse, zu dem oben erwähn·* ten Zweck zu steuern_e ,

Die oben in Verbindung mit Figo 2 beschriebenen Klötze 10 sind nebeneinander angeordnet, so daß sie die Wand 30 bedecken«. Die Befestigungsmittel, die aus der Schicht 16 und den Bolzen 12 bestehen, fixieren die Klötze an der Wand 30 der Düse und decken die Wand ab. Zu diesem Zweck ist jede Wand 30 mit Bohrungen versehen, durch die die Bolzen 12 ge«· steckt werden, und auf den Bolzen sitzen Muttern 40, die die Klötze an der Wand der Venturidüse festlegen

In dem.Beispiel der Fig_c2«4 stoßen die einzelnen Klötze 10 aneinander und die Randklötze 10 sind abgerundet, wie dies bei 10a im unteren Teil der Figo3 dargestellt ist» Die Klötze am anderen Rand sind gekrümmt, wie in dieser Figo bei 10b veranschaulichte Zudem kann die Schicht 16 an den in Figo 3 oberen Klötzen die gezeigte Form haben, so daß die Bolzen durch Löcher in einem Element, beispielsweise einer Rippe 42, das von dem Rohr 28 absteht, treten können_e

Bei der beschriebenen Konstruktion stoßen die Klötze bün«

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dig aneinander, um einen vollständigen verschleißfesten Überzug für die Wände der Venturidüse zu bilden. Bs ist jedoch auch möglich, eine Verzahnung der Klötze vorzusehen, wie dies in den Figo 5-8 veranschaulicht ist ο

Die Pig.5-7 zeigen Klötze 50, die mit einer Stufenanordnung versehen sind, die in den Mg.6 und 7 im Detail dargestellt ist. Von jeweils zwei sich gegenüberliegenden Rändern eines Klotzes trägt der eine eine überstehende Rippe und der andere eine Stufe zur Aufnahme .einer solchen Rippe» In Figo6 ist jeder Klotz 50 an seinem oberen Rand mit einer Rippe 52 versehen und an seinem unteren Rand mit einer Stufe Die Stufen 54 nehmen die Rippen 52 der angrenzenden Klötze auf, während die Rippen 52 sich über die Stufe des nächsten Klotzes erstrecken und diese Stufe ausfüllen. Die gleiche · Konstruktion ist in Fig*7 gezeigt, v/o am einen Seitenrand j-eder Klotz 50 eine Stufe 56 und am anderen Seitenrand eine vorstehende Rippe 58 hate Auf diese Weise kommt eine Verzahnung längs zweier zueinander senkrechter Richtungen zustande. Die entlang den Rändern der Flügel angeordneten Klötze haben keine Stufen oder Rippen, wie aus den Figo5-7 deutlich wird·

Wahlweise kann auch eine Anordnung, wie sie in Fig_o8 gezeigt ist, getroffen werden. Bei dieser Verzahnung ist jeder Klotz 60 an den gegenüberliegenden Seitenrändern mit einer Nase 62 bzw. einer Nut 64 versehene Die Nasen und Nuten liefern in gleicher Weise eine Verzahnung der nebeneinanderliegenden Klötze, wie dies die Rippen und Stufen der Figo 5-7 tun_o

Aus Vorstehendem wird offenbar, daß bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die verschleißfesten Keramikklötze die Befestigungsmittel 14 ausschließlich auf ihrer Rückseite tragen, während die Vorderflächen der Klötze ganz durchge-

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hend und frei von Unterbreohungen sind. Es ist auch nicht erforderlich, die Klötze mit irgendwelchen durchgehenden Bohrungen oder anderen Ausnehmungen zur Befestigung zu versehen. Demzufolge steht die gesamte Dicke der Klötze dem Gebrauch zur Verfügung und die schwachen Stellen und Man« gel, die von dem Erfordernis herrühren, die Köpfe von Schrauben abdecken zu müssen, sind gänzlich beseitigt. Da also bei dem in Pig.2 gezeigten Gebilde durchgehende Bohrungen wegfallen, können die Klötze 10 dünner-als bisher üblich gemacht werden und trotzdem wird zugleich die Lebensdauer beträchtlich verlängert, da die volle Dicke der Klötze ausgenützt werden kann. Ergebnis der erfindungsgemäßen Konstruktion ist also eine Materialersparnis, eine Gewichtsverringerung und eine erhöhte Lebensdauer im Betrieb.

Mit den erfindungsgemäßen Klötzen können auch andere Bereiche des Skrubbers als die beschriebenen mit einem Oberflächenschutz versehen werdeno Nach Wunsch kann sogar die gesamte Gaskontaktregion des Skrubbers so ausgekleidet werden_o

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Claims (1)

1. 2122Q13 ■ - ίο -

   Ansprüche

   11.JVenturi-Skrubber, gekennzeichnet durch verschleißfeste Keramikklötze (10, 50, 60), die miteinander in Kontakt sind und zusammen eine im Bereich der Gasströmung liegende Wand (30) des Skrubbers bedecken und die jeweils eine von der Wand abgekehrte, der Achse der Venturidüse zugekehrte freie Vorderflache und eine der Wand zugekehrte Rückfläche haben und ausschließlich an der Rückfläche Befestigungsmittel (14). tragen, die zum Fixieren der Klötze an der Wand dienen und derart an den Klötzen festgelegt sind, daß diese keine zwischen ihrer Vorderund ihrer Rückfläche sich erstreckenden Bohrungen oder andere Ausnehmungen haben und ihre Vorderflächen ohne jede Unterbrechung glatt durchgehen« .

   2. Skrubber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (14) einen metallischen Überzug (16) auf der Rückseite des Klotzes und an diesem befestigte Bolzen (12) umfassen, die von dem Überzug nach hinten wegstehen»

   Skrubber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens einem verstellbaren Flügel (24, 26) an der Venturidüse zur Einstellung der Düsenöffnung versehen ist und.daß die Wände (30), an denen die Klötze mit Hilfe der Befestigungsmittel (14) festgemacht sind₈ durch äen verstellbaren Hügel oder die Flügel gebildet

   4o' Skratoiser naeJa Aaspraoii 1 oü®t aiaaa d©r folgeaäsa An«

   gelEena,ssi©£i&et_s Ss,@ üie ne"ben®Isaac!®r«

   l±®geaä@a Hots© (5O₉ 60) sitaiaeadtsr ve^saha

   die aneinandergefügten Klötze (50) gestufte Ränder haben, mit denen sie ineinandergreifen (Pig.6 und 7)ο

   6. Skrubber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
   die aneinanderstoßenden Klötze (60) eine Verzahnung mit einer Nase (62) und einer Nut (64) haben,,

   7· Skrubber nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (12) in die zu bedeckende Wand eingesteckt sind_o

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